<!DOCTYPE html><html lang="zh-CN" data-theme="light"><head><meta charset="UTF-8"><meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge"><meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0, maximum-scale=1.0, user-scalable=no"><title>kiloGrand - Blog</title><meta name="keywords" content="kiloGrand"><meta name="author" content="kiloGrand"><meta name="copyright" content="kiloGrand"><meta name="format-detection" content="telephone=no"><meta name="theme-color" content="#ffffff"><meta name="description" content="Studing Record">
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理解框架代码的编译
输出到vim中
make nB | vim -


在 Vim 里做一些你舒适的文本处理
:%s/^/\r 在命令之间插入空行
:%s/ /\r /g 将命令的参数缩进排版


另存为新文件
:w filename



12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455565758596061626364656667686970717273747576777879808182838485868788899091929394959697989910010110210310410510610710810911011111211311411511611711811912 ...</div></div></div><div class="recent-post-item"><div class="recent-post-info no-cover"><a class="article-title" href="/2022/08/31/xv6-Chapter-9/" title="xv6 第九章">xv6 第九章</a><div class="article-meta-wrap"><span class="post-meta-date"><i class="far fa-calendar-alt"></i><span class="article-meta-label">发表于</span><time datetime="2022-08-31T01:41:10.000Z" title="发表于 2022-08-31 09:41:10">2022-08-31</time></span><span class="article-meta"><span class="article-meta-separator">|</span><i class="fas fa-inbox"></i><a class="article-meta__categories" href="/categories/%E6%93%8D%E4%BD%9C%E7%B3%BB%E7%BB%9F/">操作系统</a></span><span class="article-meta tags"><span class="article-meta-separator">|</span><i class="fas fa-tag"></i><a class="article-meta__tags" href="/tags/xv6/">xv6</a></span></div><div class="content">第九章：并发要同时获得良好的的性能、并发的正确性和易于理解的代码是内核设计的一大挑战。直接使用锁是保证正确性的最佳途径，但不总是可行的。本章重点介绍了xv6不得不使用锁的例子，以及使用类似锁（但不是锁）的例子。
9.1 Locking patterns缓存项通常是锁的一个挑战。例如，文件系统的块缓存(kernel/bio.c:26)存储了NBUF个磁盘块的副本。一个给定的磁盘块在缓存中最多只有一个副本，这一点非常重要；否则，不同的进程对同一磁盘块的不同副本进行修改时可能会发生冲突。每一个缓存的磁盘块都被存储在一个buf结构中(kernel/buf.h:1)。buf结构有一个锁字段，它确保每次只有一个进程使用一个给定的磁盘块。然而，这个锁是不够的：如果一个块根本不存在于缓存中，而两个进程想同时使用它怎么办？没有 buf (因为该块还没有被缓存)，因此没有能加锁的东西。Xv6对所有块的标识符关联一个额外的锁来处理这种情况。判断块是否被缓存的代码（e.g.  bget(kernel/bio.c:59)），或改变缓存块集合的代码，必须持有bcache.lock。当代码找到它所需要的块和buf结 ...</div></div></div><div class="recent-post-item"><div class="recent-post-info no-cover"><a class="article-title" href="/2022/08/31/xv6-Chapter-8/" title="xv6 第八章">xv6 第八章</a><div class="article-meta-wrap"><span class="post-meta-date"><i class="far fa-calendar-alt"></i><span class="article-meta-label">发表于</span><time datetime="2022-08-31T00:41:10.000Z" title="发表于 2022-08-31 08:41:10">2022-08-31</time></span><span class="article-meta"><span class="article-meta-separator">|</span><i class="fas fa-inbox"></i><a class="article-meta__categories" href="/categories/%E6%93%8D%E4%BD%9C%E7%B3%BB%E7%BB%9F/">操作系统</a></span><span class="article-meta tags"><span class="article-meta-separator">|</span><i class="fas fa-tag"></i><a class="article-meta__tags" href="/tags/xv6/">xv6</a></span></div><div class="content">第八章：文件系统文件系统的目的是组织和存储数据。文件系统通常支持用户和应用程序之间的数据共享，以及支持持久性，以便数据在重启后仍然可用。
xv6文件系统提供了类Unix的文件、目录和路径名（见第1章），并将其数据存储在virtio磁盘上以实现持久化（见第4章）。该文件系统解决了几个挑战：

文件系统需要磁盘上的数据结构来表示命名目录和文件的树，记录保存每个文件内容的块的身份，并记录磁盘上哪些区域是空闲的。

文件系统必须支持崩溃恢复。也就是说，如果发生崩溃（如电源故障），文件系统必须在重新启动后仍能正常工作。风险在于，崩溃可能会中断更新序列，并在磁盘上留下不一致的数据结构（例如，一个块既在文件中使用，又被标记为空闲）。

不同的进程可能并发在文件系统上运行，所以文件系统代码必须协调维护每一个临界区。

访问磁盘的速度比访问内存的速度要慢几个数量级，所以文件系统必须在内存维护一个缓冲区，用于缓存常用块。


本章剩下的部分将解释xv6如何解决这些问题。
8.1 Overview
xv6文件系统的实现分为七层，如图8.1所示。disk层在virtio磁盘上读写块。Buffer cache缓 ...</div></div></div><div class="recent-post-item"><div class="recent-post-info no-cover"><a class="article-title" href="/2022/08/31/xv6-Chapter-7/" title="xv6 第七章">xv6 第七章</a><div class="article-meta-wrap"><span class="post-meta-date"><i class="far fa-calendar-alt"></i><span class="article-meta-label">发表于</span><time datetime="2022-08-30T23:41:10.000Z" title="发表于 2022-08-31 07:41:10">2022-08-31</time></span><span class="article-meta"><span class="article-meta-separator">|</span><i class="fas fa-inbox"></i><a class="article-meta__categories" href="/categories/%E6%93%8D%E4%BD%9C%E7%B3%BB%E7%BB%9F/">操作系统</a></span><span class="article-meta tags"><span class="article-meta-separator">|</span><i class="fas fa-tag"></i><a class="article-meta__tags" href="/tags/xv6/">xv6</a></span></div><div class="content">第七章：调度任何操作系统运行的进程数量都可能超过计算机的CPU数量，因此需要制定一个方案，在各进程之间分时共享CPU。理想情况下，这种共享对用户进程是透明的。一种常见的方法是通过将进程复用到硬件CPU上，给每个进程提供它有自己的虚拟CPU的假象。本章解释xv6如何实现这种复用。
7.1 Multiplexingxv6通过在两种情况下将CPU从一个进程切换到另一个进程来实现复用。首先，xv6的sleep和wakeup机制会进行切换，这会发生在进程等待设备或管道I/O，或等待子进程退出，或在sleep系统调用中等待。其次，xv6周期性地强制切换，以应对长时间不进行sleep操作的计算进程。这种复用造成了每个进程都有自己的CPU的假象，就像xv6使用内存分配器和硬件页表造成每个进程都有自己的内存的假象一样。
实现复用会有一些挑战。首先，如何从一个进程切换到另一个进程？虽然上下文切换的想法很简单，但在XV6的实现中上下文切换却是最不透明的代码之一。第二，如何以对用户进程透明的方式进行强制切换？xv6采用标准通用的方式，用定时器中断来驱动上下文切换。第三，许多CPU可能会在进程间并发切换，需要设 ...</div></div></div><div class="recent-post-item"><div class="recent-post-info no-cover"><a class="article-title" href="/2022/08/31/xv6-Chapter-6/" title="xv6 第六章">xv6 第六章</a><div class="article-meta-wrap"><span class="post-meta-date"><i class="far fa-calendar-alt"></i><span class="article-meta-label">发表于</span><time datetime="2022-08-30T22:41:10.000Z" title="发表于 2022-08-31 06:41:10">2022-08-31</time></span><span class="article-meta"><span class="article-meta-separator">|</span><i class="fas fa-inbox"></i><a class="article-meta__categories" href="/categories/%E6%93%8D%E4%BD%9C%E7%B3%BB%E7%BB%9F/">操作系统</a></span><span class="article-meta tags"><span class="article-meta-separator">|</span><i class="fas fa-tag"></i><a class="article-meta__tags" href="/tags/xv6/">xv6</a></span></div><div class="content">第六章：锁大多数内核，包括xv6，都会交错执行多个任务。一种实现交错执行任务的方式是多处理器架构：硬件系统具有多个CPU独立执行，如xv6的RISC-V。这些CPU共享物理RAM，xv6利用共享来维护所有CPU读写的数据结构。这种共享带来了一种可能性，即一个CPU读取一个数据结构，而另一个CPU正在中途更新它，甚至多个CPU同时更新同一个数据。如果不仔细设计，这种并行访问很可能产生不正确的结果或破坏数据结构。即使在单处理器上，内核也可能在多个线程之间切换CPU，导致它们的执行交错。最后，如果中断发生的时间不对，一个设备中断处理程序可能会修改与一些可中断代码相同的数据，从而破坏数据。并发一词指的是由于多处理器并行、线程切换或中断而导致多个指令流交错的情况。
内核中充满了并发访问的数据。例如，两个CPU可以同时调用kalloc，从而并发地从空闲内存链表的头部push。内核设计者喜欢允许大量的并发，因为它可以通过并行来提高性能，提高响应速度。然而，结果是内核设计者花了很多精力来让自己确认这些存在的并发是正确的。有很多方法可以写出正确的代码，有些方法比其他方法更简单。以并发下的正确性为目标的策 ...</div></div></div><div class="recent-post-item"><div class="recent-post-info no-cover"><a class="article-title" href="/2022/08/31/xv6-Chapter-5/" title="xv6 第五章">xv6 第五章</a><div class="article-meta-wrap"><span class="post-meta-date"><i class="far fa-calendar-alt"></i><span class="article-meta-label">发表于</span><time datetime="2022-08-30T21:41:10.000Z" title="发表于 2022-08-31 05:41:10">2022-08-31</time></span><span class="article-meta"><span class="article-meta-separator">|</span><i class="fas fa-inbox"></i><a class="article-meta__categories" href="/categories/%E6%93%8D%E4%BD%9C%E7%B3%BB%E7%BB%9F/">操作系统</a></span><span class="article-meta tags"><span class="article-meta-separator">|</span><i class="fas fa-tag"></i><a class="article-meta__tags" href="/tags/xv6/">xv6</a></span></div><div class="content">第五章：中断和设备驱动驱动是操作系统中管理特定设备的代码，它有如下功能：1、配置设备相关的硬件，2、告诉设备需要怎样执行，3、处理设备产生的中断，4、与等待设备I/O的进程进行交互。驱动程序的代码写起来可能很棘手，因为驱动程序与它所管理的设备会并发。此外，驱动必须了解设备的硬件接口，但硬件接口可能是很复杂的，而且文档不够完善。
需要操作系统关注的设备通常可以被配置为产生中断，这是trap的一种类型。内核trap处理代码可以知道设备何时引发了中断，并调用驱动的中断处理程序；在xv6中，这个处理发生在devintr(kernel/trap.c:177)中。
许多设备驱动程序在两个context中执行代码：上半部分（top half）在进程的内核线程中运行，下半部分（bottom half）在中断时执行。上半部分是通过系统调用，如希望执行I/O的 read和write。这段代码可能会要求硬件开始一个操作（比如要求磁盘读取一个块）；然后代码等待操作完成。最终设备完成操作并引发一个中断。驱动程序的中断处理程序，作为下半部分，找出什么操作已经完成，如果合适的话，唤醒一个等待该操作的进程，并告诉硬件 ...</div></div></div><div class="recent-post-item"><div class="recent-post-info no-cover"><a class="article-title" href="/2022/08/31/xv6-Chapter-4/" title="xv6 第四章">xv6 第四章</a><div class="article-meta-wrap"><span class="post-meta-date"><i class="far fa-calendar-alt"></i><span class="article-meta-label">发表于</span><time datetime="2022-08-30T20:41:10.000Z" title="发表于 2022-08-31 04:41:10">2022-08-31</time></span><span class="article-meta"><span class="article-meta-separator">|</span><i class="fas fa-inbox"></i><a class="article-meta__categories" href="/categories/%E6%93%8D%E4%BD%9C%E7%B3%BB%E7%BB%9F/">操作系统</a></span><span class="article-meta tags"><span class="article-meta-separator">|</span><i class="fas fa-tag"></i><a class="article-meta__tags" href="/tags/xv6/">xv6</a></span></div><div class="content">第四章：陷阱和系统调用有三种事件会导致CPU搁置普通指令的执行，强制将控制权转移给处理该事件的特殊代码。一种情况是系统调用，当用户程序执行ecall指令要求内核为其做某事时。另一种情况是异常：一条指令（用户或内核）做了一些非法的事情，如除以零或使用无效的虚拟地址。第三种情况是设备中断，当一个设备发出需要注意的信号时，例如当磁盘硬件完成一个读写请求时。
本书使用trap作为这些情况的通用术语。通常，代码在执行时发生trap，之后都会被恢复，而且不需要意识到发生了什么特殊的事情。也就是说，我们通常希望trap是透明的；这一点对于中断来说尤其重要，被中断的代码通常不会意识到会发生trap。通常的顺序是：trap迫使控制权转移到内核；内核保存寄存器和其他状态，以便恢复执行；内核执行适当的处理程序代码（例如，系统调用实现或设备驱动程序）；内核恢复保存的状态，并从trap中返回；代码从原来的地方恢复执行。
xv6内核会处理所有的trap。这对于系统调用来说是很自然的。这对中断来说也是合理的，因为隔离要求用户进程不能直接使用设备，而且只有内核才有设备处理所需的状态。这对异常处理来说也是合理的，因为x ...</div></div></div><div class="recent-post-item"><div class="recent-post-info no-cover"><a class="article-title" href="/2022/08/31/xv6-Chapter-3/" title="xv6 第三章">xv6 第三章</a><div class="article-meta-wrap"><span class="post-meta-date"><i class="far fa-calendar-alt"></i><span class="article-meta-label">发表于</span><time datetime="2022-08-30T19:41:10.000Z" title="发表于 2022-08-31 03:41:10">2022-08-31</time></span><span class="article-meta"><span class="article-meta-separator">|</span><i class="fas fa-inbox"></i><a class="article-meta__categories" href="/categories/%E6%93%8D%E4%BD%9C%E7%B3%BB%E7%BB%9F/">操作系统</a></span><span class="article-meta tags"><span class="article-meta-separator">|</span><i class="fas fa-tag"></i><a class="article-meta__tags" href="/tags/xv6/">xv6</a></span></div><div class="content">第三章：页表页表是操作系统为每个进程提供自己私有地址空间和内存的机制。页表决定了内存地址的含义，以及物理内存的哪些部分可以被访问。它们允许 xv6 隔离不同进程的地址空间，并将它们映射到物理内存上。页表还提供了一个间接层次，允许 xv6 实现一些技巧：在几个地址空间中映射同一内存（trampoline 页），以及用一个未映射页来保护内核栈和用户栈。本章其余部分将解释 RISC-V 硬件提供的页表以及 xv6 如何使用它们。
3.1  Paging hardware提醒一下，RISC-V 指令（包括用户和内核）操作的是虚拟地址。机器的 RAM，或者说物理内存，是用物理地址来做索引的，RISC-V 的页表通过将每个虚拟地址映射到一个物理地址将这两种地址联系起来，
xv6运行在Sv39 RISC-V上，这意味着只会使用64位虚拟地址的低39位，高25位没有被使用。在这种Sv39配置中，一个RISC-V页表在逻辑上是一个由2²⁷（134,217,728）个页表项（Page Table Entry, PTE）组成的数组。每个PTE包含一个44位的物理页号（Physical Page Number ...</div></div></div><div class="recent-post-item"><div class="recent-post-info no-cover"><a class="article-title" href="/2022/08/31/xv6-Chapter-2/" title="xv6 第二章">xv6 第二章</a><div class="article-meta-wrap"><span class="post-meta-date"><i class="far fa-calendar-alt"></i><span class="article-meta-label">发表于</span><time datetime="2022-08-30T18:41:10.000Z" title="发表于 2022-08-31 02:41:10">2022-08-31</time></span><span class="article-meta"><span class="article-meta-separator">|</span><i class="fas fa-inbox"></i><a class="article-meta__categories" href="/categories/%E6%93%8D%E4%BD%9C%E7%B3%BB%E7%BB%9F/">操作系统</a></span><span class="article-meta tags"><span class="article-meta-separator">|</span><i class="fas fa-tag"></i><a class="article-meta__tags" href="/tags/xv6/">xv6</a></span></div><div class="content">第二章：操作系统组织操作系统的一个关键要求是同时支持几个活动。例如，使用第1章中描述的系统调用接口，一个进程可以用fork创建新进程。操作系统必须在这些进程之间分时共享计算机的资源。例如，即使进程的数量多于硬件CPU的数量，操作系统也必须保证所有的进程都有机会执行。操作系统还必须安排进程之间的隔离。也就是说，如果一个进程出现了bug并发生了故障，其不应该影响不依赖该bug进程的进程。然而，完全隔离也不可取，因为进程间可能需要进行交互，例如管道。因此，一个操作系统必须满足三个要求：多路复用、隔离和交互。
本章概述了如何组织操作系统来实现这三个要求。现实中有很多方法，但本文主要介绍以宏内核[1]为中心的主流设计，很多Unix操作系统都采用这种设计。本章还介绍了xv6进程的概述，xv6进程是xv6中的隔离单元，还介绍了xv6启动时第一个进程的创建。
Xv6运行在多核[2]RISC-V微处理器上，它的许多底层功能（例如，它的进程实现）是RISC-V所特有的。RISC-V是一个64位的CPU，xv6是用 “LP64 “C语言编写的，这意味着C编程语言中的long(L)和指针(P)是64位的，但i ...</div></div></div><nav id="pagination"><div class="pagination"><a class="extend prev" rel="prev" href="/page/3/#content-inner"><i class="fas fa-chevron-left fa-fw"></i></a><a class="page-number" href="/">1</a><span class="space">&hellip;</span><a class="page-number" href="/page/3/#content-inner">3</a><span class="page-number current">4</span><a class="page-number" href="/page/5/#content-inner">5</a><a class="extend next" rel="next" href="/page/5/#content-inner"><i class="fas fa-chevron-right fa-fw"></i></a></div></nav></div><div class="aside-content" id="aside-content"><div class="card-widget card-info"><div class="is-center"><div class="avatar-img"><img src="/img/profile.png" onerror="this.onerror=null;this.src='/img/friend_404.gif'" alt="avatar"/></div><div class="author-info__name">kiloGrand</div><div class="author-info__description">coder && data-science researcher</div></div><div class="card-info-data site-data is-center"><a href="/archives/"><div class="headline">文章</div><div class="length-num">46</div></a><a href="/tags/"><div class="headline">标签</div><div class="length-num">6</div></a><a href="/categories/"><div class="headline">分类</div><div class="length-num">5</div></a></div><a id="card-info-btn" target="_blank" rel="noopener" href="https://github.com/kiloGrand/"><i class="fab fa-github"></i><span>Follow Me</span></a></div><div class="card-widget card-announcement"><div class="item-headline"><i class="fas fa-bullhorn fa-shake"></i><span>公告</span></div><div class="announcement_content">This is my Blog</div></div><div class="sticky_layout"><div class="card-widget card-recent-post"><div class="item-headline"><i class="fas fa-history"></i><span>最新文章</span></div><div class="aside-list"><div class="aside-list-item no-cover"><div class="content"><a class="title" href="/2023/03/24/kuiper_infer-L14/" title="自制深度学习框架--实现Yolov5的推理">自制深度学习框架--实现Yolov5的推理</a><time datetime="2023-03-24T12:00:00.000Z" title="发表于 2023-03-24 20:00:00">2023-03-24</time></div></div><div class="aside-list-item no-cover"><div class="content"><a class="title" href="/2023/03/23/kuiper_infer-L13/" title="自制深度学习框架--实现ResNet网络的推理">自制深度学习框架--实现ResNet网络的推理</a><time datetime="2023-03-23T12:00:00.000Z" title="发表于 2023-03-23 20:00:00">2023-03-23</time></div></div><div class="aside-list-item no-cover"><div class="content"><a class="title" href="/2023/03/22/kuiper_infer-L12/" title="自制深度学习框架--算子的执行流程">自制深度学习框架--算子的执行流程</a><time datetime="2023-03-22T12:00:00.000Z" title="发表于 2023-03-22 20:00:00">2023-03-22</time></div></div><div class="aside-list-item no-cover"><div class="content"><a class="title" href="/2023/03/21/kuiper_infer-L11/" title="自制深度学习框架--再探Tensor类并构建计算图的图关系">自制深度学习框架--再探Tensor类并构建计算图的图关系</a><time datetime="2023-03-21T12:00:00.000Z" title="发表于 2023-03-21 20:00:00">2023-03-21</time></div></div><div class="aside-list-item no-cover"><div class="content"><a class="title" href="/2023/03/20/kuiper_infer-L10/" title="自制深度学习框架--Im2Col原理与卷积层的实现">自制深度学习框架--Im2Col原理与卷积层的实现</a><time datetime="2023-03-20T12:00:00.000Z" title="发表于 2023-03-20 20:00:00">2023-03-20</time></div></div></div></div><div class="card-widget card-categories"><div class="item-headline">
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